外文翻译 --两个单模光纤之间的包层腐蚀细芯光纤高灵敏度折射率传感器（译文）

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1、中文 2800 字 文献出处： Xu B , Li Y , Dong X Y , et al. Highly Sensitive Refractive Index Sensor Based on a Cladding-Etched Thin-Core Fiber Sandwiched between Two Single-Mode FibersJ. Chinese Physics Letters, 2012, 29(9):094203. 两个单模光纤之间的包层腐蚀细芯光纤高灵敏度折射率传感器 徐贲，李裔 ,董新 永 , 金尚忠 ,张在宣 光学与电子科技学院 ,中国计量学院 , 杭州 31001

2、8 (Received 14 February 2012) 实验证明了夹在两个单模光纤之间的包层腐蚀细芯光纤折射率传感器。实验结果表明，通过腐蚀光纤，在折射率为 1.333-1.340 之间，传感器的灵敏度至少提高了 6 倍。灵敏度随着环境折射率的增加而提高，在折射率为 1.3684 时，灵敏度达到了 857.5nm。随着降低单模细芯光纤包层直径，灵敏度会比预期的更高。 PACS:42.81.Pa,07.60.Hv,07.60.Ly DOI: 10.1088/0256-307X/29/9/094203 基于波导技术的光折射计越来越多地被应用在医药，化工和其他行业领域。1-4近些年来，基于各种配

3、置多种类型的光纤折射率传感器已被报道，比如：长周期的光纤光栅（ LPFGs） ,5-8布拉格光纤光栅（ FBGs） ,11表面等离子体共振（ SPR）， 12,13核心偏移衰减器 14和异核衰减器 15-19等等。 20-23其中，由直接熔接两种或两种以上不同芯径的光纤制造的异核衰减器，由于它的性能稳定，灵敏度高，制作简单已被研究。例如，吴等人提出了 一种基于单模 单模细芯 单模的光纤（ SMF-TCSMF-SMF）结构的折射率传感器。 15,16我们发现传感器只对外部的折射率敏感而对温度不敏感。在这篇文章中，我们试图通过化学腐蚀减小单模细芯光纤的包层直径来让这种折射率传感器提高至少 6倍的灵

4、敏度。 图 1 为所提出的折射率传感器示意图。包层蚀刻的单模细芯光纤的短段是用光纤熔接机夹在两个常规单模光纤之间的，形成同轴的马赫 森德干涉仪（ MZI）。很多包层模式在单模光纤和单模细芯光纤之间的接合点间激发，但通常只有一个或几个可以作为主导力量。如果我们只考虑一个包层模 式，包层间存在相位差和核心模式满足以下条件时，干扰信号达到最小值： 2 12,2 , kLnnnDextjclef fcoef f， (1) 上式中 extn 为周围介质的折射率， L 为单模细芯光纤的长度， D 为传输减少的波长， k 为整数， extjcleff nn , 和 coeffn分别为第 j 阶包层模式的有效

5、折射率和核心模式的有效折射率。由于 extjcleff nn , 对环境折射率敏感，而 extn 和 coeffn对其不敏感，所以传输倾角会随着extn而改变。传输倾角的灵敏度到环境折射率的变化可从以下公式 (1)推导出来 : jclef fcoef fex tjclef fex tD nnkLnnkLdndS ,1221122. (2) 在本研究中，单模细芯光纤中间被化学腐蚀及其包层直径的减小，因此包层模的灵敏度 ，即extjcleff nn /,增强，然后对环境折射率传感器的灵敏度也提高了。这样类似的仿真结果已在参考文献 16中被报道。 在实验中，单模光纤是一种传统的光纤用于光通信，单模细

6、芯光纤（ 405-HP，Nufern）的芯径为 3um，其截止波长 370 20nm。首先，一个无涂覆层长为 62mm的单模细芯光纤夹在两个单模光纤间使用光纤熔接机 (Fujikura, FSM-60S)形成同轴的马赫 森德干涉仪。在我们的实验中，使用的电弧熔接机的主要参数包括标准的 电弧功率（绝对电弧功率不显示）， 1500ms 电弧持续时间，标准欲熔合力和 180ms 预熔合时间。在 1550nm 处单模细芯光纤的插入损耗为 7.11dB 。 然后我们利用参考文献 15,25上所报道的腐蚀方法减小单模细芯的包层直径。马赫 森德干涉仪夹在穿过氢氟酸的耐热聚乙烯片上，在薄片上滴几滴 49%的 HF（按重量计算 ），由于聚乙烯片的疏水性，一个大的氢氟酸液滴将形成了并在薄片上脱颖而出。然后，该片被转化阶段提高使单模细